ARTÍCULOS ORIGINALES

Efecto residual del lodo en trigo (Triticum spp. L.) (con 2 cuadros)

Martínez-de la Cerda Jesús, Emilio Olivares-Saénz, Gilberto Salinas-García, Francisco Závala-García, Juana Aranda-Ruiz*

Facultad de Agronomía, Universidad Autónoma de Nuevo León.Apartado postal 358, San Nicolás de los Garza, N.L., C.P. 66450. México
Corresponding author: jesusmtz61@hotmail.com

Recibido 28.I.2004: aceptado 05.III.2004

Resumen. La investigación se efectuó en la Planta de Tratamiento de Agua Residual "Dulces Nombres" en el municipio de Pesquería N.L., México. Se estudió el efecto residual del lodo sobre el rendimiento de trigo y en la concentración de metales pesados en grano. Los tratamientos consistieron en la aplicación de lodo residual en forma líquida (8 t ha^-1) y deshidratada (4 y 8 t ha^-1) aplicados en el ciclo anterior sobre el cultivo de maíz, se compararon con un tratamiento de fertilización inorgánica (113-70-00) y testigo bajo un diseño experimental de bloques al azar con cuatro repeticiones. Después de dos ciclos de siembra el rendimiento de grano fue igual entre fertilizante inorgánico y lodo residual líquido y deshidratado (8 t ha^-1).El rendimiento de forraje fue superior con el tratamiento delodo liquido (8 t ha^-1) y fertilizante inorgánico. La concentración de metales pesados en el grano se encontró por debajo del límite de tolerancia permitidos en todos los tratamientos.

Palabras clave: Absorción, materia orgánica, metales pesados, lodo, trigo

Abstract. The research was conducted at the "Dulces Nombres" wastewater treatment plant in the municipality of Pesquería N.L., Mexico. The residual effect of sewage sludge amended was studied regarding yield and heavy metal concentration in wheat grain in the second sowing season were maize was grown previously. Treatments consisted of liquid sewage sludge (8 t ha^-1) and dewatered sewage sludge (4 y 8 t ha^-1), inorganic fertilizer (113-70-00) and negative, in a randomized complete block design with four replications. Residual effect of liquidsewage sludge (8 t ha^-1) and dewatered sewage sludge (8 t ha^-1) were equal to inorganic fertilizer. Forage yield was superior when liquid sludge (8 t ha^-1) and inorganic fertilizer were applied. Heavy metal concentration in wheat grain was below tolerance limit permitted between all the treatments.

Key words: Absorption, heavy metals, organic matter, sewage sludge, wheat

   El trigo es un cultivo básico fundamental en la alimentación de muchas culturas por su gran valor alimenticio y la relativa facilidad de producción. Sin embargo, algunas civilizaciones han fracasado debido a los inadecuados sistemas de producción y mal manejo del suelo. En cambio, existen culturas orientales que poseen suelos cultivados por miles de años con poco o nulo deterioro debido a que sus sistemas de producción,incluyen la aplicación de materia orgánica con estiércol de ganado ó humano (6).
   La aplicación de desechos humanos a suelos agrícolas se ha llevado a cabo desde el mismo inicio de la agricultura; sin embargo, su aplicación extensiva es reciente, y data del inicio del tratamiento de aguas residuales en donde se obtiene un subproducto llamado lodo residual o biosólido.Dicho lodo tiene cualidades similares al estiércol de ganado en cuanto a nutrimentos y materia orgánica y puede utilizarse para mejorar suelos debido a su alto contenido de materia orgánica (aprox. 20%) y elementos esenciales (N, P, K, Zn). En USA se utiliza aproximadamente el 60% de los lodos residuales en cultivos básicos con efectos positivos en el rendimiento. Por ejemplo, en investigaciones realizadas en trigo de temporal por un período de 18 años consecutivos se ha encontrado que con la aplicación de lodo residual se iguala o incrementa el rendimiento comparado con fertilizante inorgánico en años de poca precipitación y se obtienen rendimientos superiores en años lluviosos (3).
   La aplicación de lodos tiene como limitante la concentración de metales pesados, principalmente cuando proceden de plantas de tratamiento de agua residual industrial. Sin embargo, debido a que la carga de metales pesados en el agua residual afecta directamente los procesos biológicos en el tratamiento, se han implementado programas de control de descargas disminuyendo la concentración de metales pesados garantizando que la calidad del lodo residual generado cumpla con la calidad para ser utilizado en agricultura (6, 10). Algunos metales tales como el Cu y Zn se incrementaron ligeramente sin sobrepasar el límite de tolerancia, considerándose como esenciales en lugar de tóxicos en las concentraciones encontradas. Sin embargo, con aplicaciones de lodo residual que no cumplen con las normas, en dosis muy altas o suelos con pH menor a 6 se ha encontrado incremento de concentraciones de metales en grano de maíz, sorgo y trigo (1, 8, 9).
   El objetivo de la presente investigación fue determinar el efecto residual del lodo después de un segundo ciclo de siembra, donde previamente se sembró maíz, sobre el rendimiento y concentración de metales pesados en el grano de trigo.

MATERIALES Y METODOS

   La investigación se llevó a cabo en la Planta de Tratamiento de Agua Residual localizada en Dulces Nombres propiedad de Servicios de Agua y Drenaje de Monterrey en el municipio de Pesquería, NL, México. El suelo donde se desarrolló el experimento es calcáreo con textura franco-arcillosa con un pH de 7.8.
   El diseño experimental utilizado fue de bloques completos al azar con cinco tratamientos y cuatro repeticiones. Las unidades experimentales fueron parcelas de 9 ´ 24 m; la parcela útil consistió de 7 ´ 20 m en la porción central de la unidad experimental; los tratamientos consistieron en: testigo (sin aplicación), fertilizante inorgánico (113-70-00), lodo deshidratado (4 t ha^-1 base seca), lodo deshidratado (8 t ha^-1 base seca) y lodo líquido (8 t ha^-1 base seca).
   La aplicación única de lodo residual se realizó durante el ciclo de siembra anterior sobre el cultivo demaíz y la fertilización inorgánica se aplicó de acuerdo con las necesidades del cultivo en cada ciclo de siembra.
   La siembra se efectuó con sembradora comercial a una dosis de 120 kg ha ^-1.
   Se realizaron los análisis estadísticos solamente para rendimiento de forraje y grano. La comparación de medias a través de la prueba diferencia mínima significativa (DMS) cuando se encontró diferenciasignificativa entre los tratamientos (p< 0.05). Las variables analizadas fueron las siguientes:
   Rendimiento forraje. El rendimiento se obtuvo del peso seco total de forraje sin raíz en kg ha^-1 de la parcela útil.
   Rendimiento de grano. Se obtuvo del peso total del grano en kg ha^-1 y se transformo en ton ha^-1 de la parcela útil al momento de la cosecha, ésta se realizó con una trilladora manual.
   Metales pesados en grano. Se obtuvo una muestra compuesta de grano de 500 g de cada tratamiento producto de dos submuestras tomadas aleatoriamente de cada unidad experimental. Se procesaron los granos a través del método de digestión seca (2) analizando los siguientes metales pesados por absorción atómica: Cu, Zn, Pb, Cd, Cr, Mo y Ni. Los resultados se expresaron en mg del metal por kg de grano. En este caso no se realizaron análisis estadísticos.

RESULTADOS Y DISCUSION

   Rendimiento de forraje. Se encontró diferencia en el rendimiento de forraje por parcela, los mejores rendimientos se obtuvieron con lodo líquido 8 t ha^-1 y fertilizante inorgánico. No se encontró diferencia entre lododeshidratado 8 y 4 t ha^-1 y el testigo (Cuadro 1). La literatura (6, 9, 10) indica que hasta un 20% del N está disponible el primer año después de la incorporación del lodo residual deshidratado a diferencia de hasta un 60% cuando se aplica en forma líquida. Esto explica la superioridad en el rendimiento de forraje cuando se aplicó lodo líquido. Sin embargo, debido a que está disponible en menor tiempo, su efecto residual únicamente se extiende hasta tres ciclos de siembra, a diferencia del lodo deshidratado cuyo efecto se ha encontrado aún después de cinco ciclos de siembra (9).

Cuadro 1. Resultados de rendimiento de forraje y grano de trigo, comparando el uso de lodos vs. fertilización inorgánica y testigo.

   Rendimiento grano. El rendimiento de grano fue igual entre fertilizante inorgánico y lodo residual líquido y deshidratado 8 t ha^-1. Además, se observó que existe similitud entre lodo deshidratado 4 t ha^-1 y testigo (Cuadro 1). Esto coincide con la literatura revisada (3) que indica que con la aplicación de lodo en dosis iguales o superiores a 6 t ha^-1 en aplicaciones únicas, se iguala o supera el rendimiento respecto a la aplicación de fertilizante inorgánico. En base al análisis realizado al lodo deshidratado, utilizado en este experimento, contiene 5.7% de N total; por lo tanto, aporta 90 y 45 kg ha^-1 al año aplicando 8 y 4 t ha^-1 de lodo deshidratado, respectivamente. En el caso del lodo líquido, se estima que el 60% del N está disponible el primer año, equivalente a 273 kg ha-1. Lo que explica el mayor rendimiento de grano al aplicar lodo líquido (USEPA, 1995).
   En estudios realizados con lodos (6, 9, 10), se ha encontrado que los cultivos que obtienen mayor beneficio son aquellos que requieren altas cantidades de P (hortalizas), debido a que es el elemento que mayor se aporta con la aplicación del lodo residual. El análisis del lodo utilizado tiene 7.26% de P, (P₂O₅) y se estima que el 50% está disponible el primer año cuando se aplica en forma líquida y deshidratada. Por lo tanto, la cantidad disponible de P es de 290 y 145 kg ha^-1 por año, al aplicar 8 y 4 t ha^-1, respectivamente (6, 7). Lo anterior explica el mayor rendimiento obtenido al aplicar lodo residual en dosis de 8 t ha^-1 en esta investigación.
   Metales pesados en grano. Se encontró que todos los metales pesados en todos los tratamientos estuvieron por debajo del límite de tolerancia (Cuadro 2). El Cd y Pb se encontraron cerca o por debajo del límite de detección del equipo. Los niveles encontrados son considerados esenciales para un crecimiento normal (9).

   En todos los tratamientos se observaron concentraciones similares, lo que indica que el suelo sin tratamiento tiene estos elementos por naturaleza y la cantidad agregada con FR y lodo residual es mínima. Como consecuencia la absorción es muy baja debido principalmente a que los metales pesados en suelos con pH alcalino tienden a precipitarse y no están disponibles para las plantas.
   Los resultados obtenidos coinciden con otras investigaciones realizadas (1, 4, 5), donde indican que la semilla acumula menor cantidad de Cd y Zn, por lo que es difícil que las concentraciones superen los límites de tolerancia permitidos.Otros elementos tales como el Cu, Ni y Pb son absorbidos en muy bajas concentraciones, debido a que se adhieren a las paredes de las raíces de las plantas evitando así la acumulación dentro de los tejidos vegetales (1, 4, 5).
   La concentración de Cd, Cu, Ni y Pb del testigo y tratamientos con lodo residual en el grano de trigo enfueron inferioresa las obtenidas en un estudio similar en el estado de Colorado, EE.UU. (3), lo que indica que el testigo y dosis de lodos aplicadas se encontraron en rangos seguros en lo que respecta a metales pesados en el cultivo de trigo con el lodo residual (Cuadro 2) utilizado en suelos con pH alto en donde se efectuó el experimento (7.8-8.3), lo que explica que una porción de los metales pesados precipitan, por lo que disminuye la disponibilidad para ser absorbidos por las raíces; por lo tanto, la concentración esperada en el grano es baja, tal como se presento en esta investigación (1, 4, 9).

CONCLUSIONES

   Lodo líquido en dosis de 8 t ha^-1 y fertilizante inorgánico obtuvieron los mayores rendimientos estadísticamente en grano de trigo comparados conel resto de los tratamientos. Ellodo deshidratado en dosis de 8 t ha^-1 fue superioren el segundo ciclo de siembra del trigo con respecto al tratamiento de lodo en dosis de 4 t ha^-1 y testigo.
   Las concentraciones de metales pesados en el grano de trigo se encontraron por debajo del límite de tolerancia permitidos para consumo.

BIBLIOGRAFIA

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